移動(dòng)業(yè)務(wù)撥打測(cè)試自動(dòng)控制協(xié)議設(shè)計(jì)*

柯小婉 李文璟 芮蘭蘭

（北京郵電大學(xué)網(wǎng)絡(luò)與交換技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京 100876）

1 引言

隨著無(wú)線通信的演進(jìn)，特別是第三代移動(dòng)通信的商用發(fā)展和開(kāi)放式接入平臺(tái)(OSA)的標(biāo)準(zhǔn)化，越來(lái)越多的服務(wù)提供商、內(nèi)容提供商可以接入移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)承載為移動(dòng)用戶(hù)提供業(yè)務(wù)。運(yùn)營(yíng)商增值業(yè)務(wù)不斷推陳出新，適合不同類(lèi)型用戶(hù)的定制套餐豐富多樣，多媒體實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)更是成為3G業(yè)務(wù)運(yùn)維重點(diǎn)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)空前白熱化。在2G用戶(hù)增長(zhǎng)趨緩、3G網(wǎng)絡(luò)剛剛開(kāi)始部署商用的形勢(shì)下，如何從用戶(hù)體驗(yàn)感知角度對(duì)業(yè)務(wù)QoS進(jìn)行評(píng)價(jià)正成為一個(gè)研究的熱點(diǎn)。運(yùn)營(yíng)商需要采用客觀公正的測(cè)量工具量化用戶(hù)使用業(yè)務(wù)的主觀感知滿(mǎn)意度，以決策合適的業(yè)務(wù)配置策略，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。撥打測(cè)試（CQT，Calling Quality Test）是以網(wǎng)絡(luò)接入的終端設(shè)備模擬用戶(hù)訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)、使用業(yè)務(wù)，從用戶(hù)角度感受業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量、間接體會(huì)用戶(hù)滿(mǎn)意度的測(cè)量手段，是主動(dòng)性QoS（Quality of Service，服務(wù)質(zhì)量）測(cè)量的代表性方法，特別適用于端到端的業(yè)務(wù)質(zhì)量測(cè)量。隨著基于用戶(hù)感知的業(yè)務(wù)QoS評(píng)價(jià)成為研究熱點(diǎn)，業(yè)務(wù)撥測(cè)作為感受用戶(hù)滿(mǎn)意度的重要數(shù)據(jù)源，日益受到業(yè)界的重視。

雖然撥打測(cè)試積累了許多應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，但發(fā)展到自動(dòng)控制階段的時(shí)間并不長(zhǎng)，在自動(dòng)控制機(jī)制方面還存在許多待研究的內(nèi)容。目前，各個(gè)撥測(cè)終端產(chǎn)品廠商都相應(yīng)研制了配套的自動(dòng)控制系統(tǒng)和自動(dòng)控制策略。但是，一方面，測(cè)試終端與自動(dòng)控制系統(tǒng)之間控制協(xié)議多為私有化，測(cè)試終端和自動(dòng)控制系統(tǒng)產(chǎn)品捆綁嚴(yán)重，另一方面，測(cè)試流程往往固化在測(cè)試終端上，擴(kuò)展性和兼容性受限。隨著市場(chǎng)上的組合業(yè)務(wù)不斷推陳出現(xiàn)，測(cè)試產(chǎn)品總是不能完全滿(mǎn)足復(fù)雜的測(cè)試需求，現(xiàn)有的工程解決方案多為：（1）在定制終端上不斷開(kāi)發(fā)新業(yè)務(wù)組合的測(cè)量流程，明顯，開(kāi)發(fā)的速度總是趕不上需求的增長(zhǎng)；（2）購(gòu)買(mǎi)符合需求的新設(shè)備，但需要額外購(gòu)買(mǎi)綁定的自動(dòng)控制系統(tǒng)，不但造成重復(fù)部署、資源浪費(fèi)，還引入多個(gè)異構(gòu)系統(tǒng)，不利于系統(tǒng)融合和系統(tǒng)間數(shù)據(jù)共享。

因此，本文針對(duì)現(xiàn)有自動(dòng)控制機(jī)制在靈活性、擴(kuò)展性方面的不足，從支撐QoS評(píng)價(jià)需求出發(fā)，提出了一種全新的具有較好靈活性和擴(kuò)展性撥打測(cè)試自動(dòng)控制協(xié)議設(shè)計(jì)方法，該方法基于最小可重用測(cè)試動(dòng)作和測(cè)試同步機(jī)制，能夠靈活適應(yīng)豐富的業(yè)務(wù)組合質(zhì)量測(cè)量需求。

2 自動(dòng)撥測(cè)控制管理框架

如圖1所示，是自動(dòng)撥測(cè)控制的管理框架包括兩個(gè)主要實(shí)體：自動(dòng)撥測(cè)終端（ACT，Auto CQT Terminal）和自動(dòng)撥測(cè)控制系統(tǒng)（ACCS，Auto CQT Control System）。ACT是執(zhí)行業(yè)務(wù)QoS測(cè)量的網(wǎng)絡(luò)接入終端設(shè)備，可以是定制的撥測(cè)終端和普通的用戶(hù)終端，需滿(mǎn)足兩個(gè)條件：（1）至少支持一種網(wǎng)絡(luò)的接入?yún)f(xié)議（如GSM，CDMA，GPRS，TD-SCDMA等）和多個(gè)業(yè)務(wù)協(xié)議（如語(yǔ)音，短信，彩信，WAP，HTTP等）；（2）支持自動(dòng)控制協(xié)議，能夠在ACCS的控制下觸發(fā)業(yè)務(wù)QoS測(cè)量。ACCS則是實(shí)現(xiàn)對(duì)ACT的測(cè)試任務(wù)調(diào)度、自動(dòng)控制、設(shè)備管理等集中控制和管理功能。在不受限于ACT物理接口能力前提下，ACT可以充分利用運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)資源，通過(guò)GPRS、SMS、WLAN等多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議承載靈活接入ACCS。接口協(xié)議棧結(jié)構(gòu)如圖1所示。

本文提出的自動(dòng)撥測(cè)控制協(xié)議（ACCP，Auto-CQT Control Protocol）實(shí)現(xiàn)ACCS和ACT二者之間的信息交互，可以支持測(cè)試任務(wù)在ACT間同步和自動(dòng)執(zhí)行控制。

圖1 自動(dòng)撥測(cè)控制管理框架

3 自動(dòng)撥測(cè)控制協(xié)議設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)原則

圖2 自動(dòng)撥測(cè)控制任務(wù)劃分

相比傳統(tǒng)測(cè)試控制機(jī)制中，ACT一次性下載測(cè)試任務(wù)的所有指令，各自獨(dú)立完成測(cè)試的調(diào)度執(zhí)行，多個(gè)ACT在測(cè)試過(guò)程中完全由網(wǎng)絡(luò)信令觸發(fā)，缺乏同步以及靈活性、擴(kuò)展性方面的不足，ACCP的設(shè)計(jì)原則如下：（1）針對(duì)業(yè)務(wù)建立、使用、釋放過(guò)程，將終端設(shè)備與業(yè)務(wù)平臺(tái)之間的交互信令流程提煉，拆分出關(guān)鍵的測(cè)試控制點(diǎn)，并根據(jù)不同的測(cè)試要求進(jìn)行觸發(fā)。這是ACCP的設(shè)計(jì)核心。（2）在測(cè)試過(guò)程中，ACCS根據(jù)測(cè)試需求向ACT逐個(gè)下發(fā)測(cè)試指令，而不是由ACT一次性下載，從而增強(qiáng)ACCP的擴(kuò)展性和靈活性。（3）在ACT之間引入同步機(jī)制，以滿(mǎn)足需要多個(gè)ACT協(xié)作完成的復(fù)雜測(cè)試任務(wù)，提高測(cè)量的精度。（4）基于最小可重用測(cè)試動(dòng)作“TestAction”設(shè)計(jì)ACCP，進(jìn)一步增強(qiáng)ACCP的靈活性和擴(kuò)展性。另外，應(yīng)用TestAction的低耦合高內(nèi)聚特征，可以靈活地?cái)U(kuò)展而不影響原有的測(cè)試單元集合。

以下，結(jié)合ACCS的工作流程進(jìn)一步說(shuō)明ACCP的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。

如圖2所示，周期性測(cè)試任務(wù)或連續(xù)多次的測(cè)試任務(wù)“Task”可以拆分m個(gè)一次性測(cè)試單元“TaskUnit”。公式1如下：

a標(biāo)識(shí)循環(huán)執(zhí)行的次數(shù)，b表示執(zhí)行任務(wù)的ACT個(gè)數(shù)。

每個(gè)測(cè)試單元由一套有序的測(cè)試動(dòng)作序列構(gòu)成。對(duì)于需要多個(gè)ACT協(xié)作執(zhí)行的測(cè)試任務(wù)，ACT執(zhí)行的動(dòng)作序列之間往往存在同步要求。因此，需要在原有的測(cè)試動(dòng)作序列中插入同步請(qǐng)求動(dòng)作。如圖2所示，每個(gè)ACT下的測(cè)試單元都形成一組動(dòng)作序列“T[i]”（如圖2T[1]～T[Xk]，T[1]～ T[Yk]，T[1]～ T[Zk]等）。最后，將動(dòng)作序列進(jìn)行分段即形成有序的測(cè)試命令序列“Command”，劃分原則遵循以下要求：

（1）測(cè)試命令Command中的首個(gè)測(cè)試動(dòng)作T[1]可以獨(dú)立完成最基本的測(cè)試，稱(chēng)為核心動(dòng)作，是測(cè)試命令的必選測(cè)試動(dòng)作。

（2）測(cè)試命令Command中其他動(dòng)作不能夠獨(dú)立完成測(cè)試，必須搭配T[1]才可以執(zhí)行，稱(chēng)為輔助動(dòng)作，是測(cè)試命令的可選測(cè)試動(dòng)作。

根據(jù)以上的設(shè)計(jì)思想，組合業(yè)務(wù)測(cè)試流程可以劃分為由各種核心動(dòng)作和輔助動(dòng)作構(gòu)成的測(cè)試命令的靈活組合，方便靈活地滿(mǎn)足各種復(fù)雜的測(cè)試要求。

目前，現(xiàn)有的電信業(yè)務(wù)主要包括語(yǔ)音[1，2]，短信[3]，彩信[4]，三方通話[5]、HTTP、WAP、FTP等，不同業(yè)務(wù)可以提煉出各種共有或特有的測(cè)試動(dòng)作。如表1所示，語(yǔ)音業(yè)務(wù)測(cè)試命令“呼叫”常見(jiàn)的動(dòng)作序列組合有：（1）端到端語(yǔ)音：呼叫、同步、播音并錄音；（2）三方通話：呼叫、加入通話、同步、播音并錄音；（3）特服語(yǔ)音：呼叫、播音并錄音、發(fā)送DTMF；（4）緊急呼叫：呼叫、播音并錄音。

3.2 協(xié)議幀結(jié)構(gòu)

采用本文協(xié)議設(shè)計(jì)思想定義的ACCP主體幀結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括消息頭和消息體兩個(gè)部分。

消息頭主要反映了任務(wù)和測(cè)試命令、測(cè)試動(dòng)作、ACT之間的關(guān)系。具體參數(shù)含義為：（1）MessageLength表示包括此字段消息包的總長(zhǎng)度；（2）MessageId表示消息流水號(hào)；（3）OTID/DTID表示消息來(lái)源地/目的地編碼；（4）CommandId標(biāo)識(shí)命令類(lèi)型，如呼叫命令、接聽(tīng)命令等；（5）CommandStatus表示一個(gè)命令的成功與失??；（6）TaskId表示該測(cè)試命令從屬的任務(wù)ID；（7）MN表示測(cè)試模塊編號(hào)；（8）ON表示該測(cè)試命令包含動(dòng)作個(gè)數(shù)；（9）OperationSequence標(biāo)識(shí)測(cè)試命令的在任務(wù)單元中的動(dòng)作序號(hào)；（10）LineLength表示主動(dòng)作及其副動(dòng)作構(gòu)成的序列的長(zhǎng)度；（11）OperationLine表示主動(dòng)作及其副動(dòng)作構(gòu)成的序列。測(cè)試命令消息頭和測(cè)試結(jié)果消息頭唯一區(qū)別在于測(cè)試結(jié)果消息頭增加了EC錯(cuò)誤代碼[1]，以支持異常情況的返回。

測(cè)試命令消息體為具體被測(cè)業(yè)務(wù)的接入、使用、釋放過(guò)程的相關(guān)參數(shù)。如語(yǔ)音業(yè)務(wù)的呼叫命令，必須提供被叫號(hào)碼，撥號(hào)時(shí)間，播音文件、錄音時(shí)間等信息。測(cè)試結(jié)果消息體為具體被測(cè)業(yè)務(wù)的各種測(cè)試動(dòng)作的事件記錄，主要為測(cè)試動(dòng)作執(zhí)行時(shí)間點(diǎn)記錄。如語(yǔ)音業(yè)務(wù)的呼叫結(jié)果一般包括：撥號(hào)時(shí)間，呼叫建立時(shí)間，開(kāi)始振鈴時(shí)間，錄音文件名稱(chēng)等信息。

表1 語(yǔ)音測(cè)試業(yè)務(wù)測(cè)試動(dòng)作與測(cè)試結(jié)果示例

圖3 自動(dòng)撥測(cè)控制任務(wù)劃分

4 基于自動(dòng)撥測(cè)控制協(xié)議的語(yǔ)音業(yè)務(wù)測(cè)試流程

為了進(jìn)一步說(shuō)明ACCP的控制過(guò)程，以下以TDSCDMA局內(nèi)普通語(yǔ)音業(yè)務(wù)的一次撥測(cè)任務(wù)為例進(jìn)行分析。（1）假定該任務(wù)為日粒度的周期性測(cè)試任務(wù)，在早忙時(shí)9：00～10：00觸發(fā)連續(xù)10次的循環(huán)測(cè)試。（2）ACCS基于公式1對(duì)測(cè)試任務(wù)進(jìn)行測(cè)試單元拆分，并將任務(wù)單位加入調(diào)度隊(duì)列，排隊(duì)的先后順序基于測(cè)試開(kāi)始時(shí)間、任務(wù)優(yōu)先級(jí)、ACT負(fù)荷等進(jìn)行決策。（3）ACCS將排在隊(duì)頭的測(cè)試單元相關(guān)測(cè)試命令序列逐個(gè)分發(fā)給主叫ACT和被叫ACT。（4）主叫ACT和被叫ACT在ACCS的控制下自動(dòng)協(xié)作地開(kāi)展測(cè)試，具體的測(cè)試流程如圖4所示。

如圖4所示，一次端到端語(yǔ)音業(yè)務(wù)的自動(dòng)撥測(cè)控制管理流程如下所示。

Step1.1：ACCS向主叫ACT發(fā)送呼叫命令，測(cè)試動(dòng)作序列為：呼叫-同步-播音/錄音；主叫ACT檢查設(shè)備開(kāi)機(jī)情況，并向指定位置語(yǔ)音服務(wù)器獲取播音文件，準(zhǔn)備就緒后開(kāi)始摘機(jī)撥號(hào)，記錄開(kāi)始撥號(hào)時(shí)間。

Step1.2：收到主叫的業(yè)務(wù)請(qǐng)求后，無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)為主叫建立RRC（Radio Resource Control，無(wú)線資源控制）連接[8]，經(jīng)過(guò)鑒權(quán)加密后，建立ACT與核心網(wǎng)的直傳通路。此時(shí)，主叫發(fā)送Setup消息[1]，記錄為呼叫建立時(shí)間。

Step1.3：MSC受理主叫的業(yè)務(wù)請(qǐng)求，尋呼被叫并建立被叫的RRC連接。收到被叫的呼叫確認(rèn)后，MSC為主叫和被叫建立RAB（Radio Access Bearer，無(wú)線接入承載）連接[9]。

Step1.4：主叫記錄收到Alerting消息[1]時(shí)間為開(kāi)始振鈴時(shí)間。主叫記錄收到Connect消息時(shí)間為記錄呼叫接通時(shí)間。之后，主叫進(jìn)入Step3。

Step2.1：ACCS向被叫發(fā)送接聽(tīng)命令，測(cè)試動(dòng)作序列為：接聽(tīng)-同步-播音/錄音；被叫ACT根據(jù)檢查設(shè)備開(kāi)機(jī)情況，并向指定位置語(yǔ)音服務(wù)器獲取播音文件，準(zhǔn)備就緒后等待被叫振鈴。

Step2.2：被叫ACT記錄收到Alerting消息時(shí)間為開(kāi)始振鈴時(shí)間，等待接聽(tīng)命令要求的振鈴次數(shù)后向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送Connect消息，并記錄發(fā)送時(shí)間為接聽(tīng)時(shí)間。之后，被叫進(jìn)入Step4。

Step3：主叫ACT向ACCS發(fā)送同步測(cè)試動(dòng)作請(qǐng)求。

Step4：被叫ACT向ACCS發(fā)送同步測(cè)試動(dòng)作請(qǐng)求。

Step5：ACCS收到主叫和被叫的同步測(cè)試動(dòng)作請(qǐng)求后，向主叫ACT、被叫ACT下發(fā)繼續(xù)下個(gè)測(cè)試動(dòng)作的同步命令。

Step6：收到同步命令的主被叫ACT雙方開(kāi)始去話播音和來(lái)話錄音，生成錄音文件。

Step7：主叫ACT返回呼叫結(jié)果，包括：開(kāi)始撥號(hào)時(shí)間、呼叫建立時(shí)間、呼叫接通時(shí)間、開(kāi)始振鈴時(shí)間、錄音文件名、錄音文件地址。

Step8：被叫ACT返回接聽(tīng)結(jié)果，包括：振鈴時(shí)間、接聽(tīng)時(shí)間、錄音文件名、錄音文件地址。

Step9：ACCS收到主被叫的呼叫結(jié)果后，下主叫ACT下發(fā)掛機(jī)命令。

圖4 自動(dòng)撥測(cè)控制管理接口控制活動(dòng)圖

Step10：主叫向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送Disconnect消息[1]，記錄為掛機(jī)時(shí)間，并作為掛機(jī)結(jié)果向ACCS返回。

Step11：被叫收到Disconnect消息，返回Release消息[1]，記錄為掛機(jī)時(shí)間，并向ACCS返回。隨后，網(wǎng)絡(luò)釋放主被叫的RAB連接、RRC連接，回收資源，測(cè)試結(jié)束。

該任務(wù)測(cè)試結(jié)果可用于支撐業(yè)務(wù)質(zhì)量指標(biāo)的聚合以評(píng)價(jià)基于用戶(hù)感知的語(yǔ)音業(yè)務(wù)QoS，常見(jiàn)的評(píng)價(jià)的指標(biāo)如下：

其中，開(kāi)始振鈴時(shí)間和呼叫建立時(shí)間均為為呼叫命令結(jié)果參數(shù)（見(jiàn)表1）。撥號(hào)后時(shí)延平均值≤2.3s，最大值為7.2s[10]，否則超出用戶(hù)忍耐時(shí)間而被用戶(hù)中止。

其中，呼叫接通表示呼叫測(cè)試命令的執(zhí)行狀態(tài)是成功的。呼叫接通率指示了用戶(hù)通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)成功發(fā)起語(yǔ)音業(yè)務(wù)的概率，是用戶(hù)感知中最基礎(chǔ)的業(yè)務(wù)質(zhì)量指標(biāo)。本地端到端接通率不低于95%，國(guó)內(nèi)長(zhǎng)途端到端接通率不低于90%[10]。

其中，掉話率標(biāo)識(shí)在測(cè)試過(guò)程中主叫或被叫RAB連接的異常釋放。掉話率是影響用戶(hù)滿(mǎn)意度最為重要的業(yè)務(wù)質(zhì)量指標(biāo)，取值應(yīng)不大于5%[10]。

另外，錄音樣本還可用于評(píng)價(jià)話音質(zhì)量，如單通、回聲等。普遍采用的評(píng)價(jià)方法已經(jīng)在ITU-T得到標(biāo)準(zhǔn)化，主要有MOS（Mean Opinion Score，平均意見(jiàn)得分)[11]，PAMS （Perceptual Analysis/Measurement System，感知分析/測(cè)量系統(tǒng))[12]，PSQM （Perceptual Speech Quality Measurement，感知語(yǔ)音質(zhì)量測(cè)量)[13]， PESQ（Perceptual Evaluation of Speech Quality，感知語(yǔ)音質(zhì)量評(píng)價(jià))[14]。

4 總結(jié)

本文提出了撥測(cè)自動(dòng)控制協(xié)議設(shè)計(jì)方法，是基于對(duì)現(xiàn)有自動(dòng)控制機(jī)制和通信業(yè)務(wù)提供流程充分調(diào)研的基礎(chǔ)之上。該方法基于最小可重用測(cè)試動(dòng)作和測(cè)試同步機(jī)制，不但能夠靈活適應(yīng)豐富的業(yè)務(wù)組合質(zhì)量測(cè)量需求，還可以方便擴(kuò)展而不影響原有的測(cè)試組合。目前，本文提出的協(xié)議設(shè)計(jì)方法已經(jīng)應(yīng)用到部分產(chǎn)品的協(xié)議設(shè)計(jì)，并且推動(dòng)了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化的工作，有利于對(duì)撥測(cè)產(chǎn)品建立入網(wǎng)準(zhǔn)入機(jī)制，促進(jìn)撥測(cè)產(chǎn)品的融合。

[1]3GPP TS 24.008 Mobile Radio Interface Layer 3 Specification; Core Network Protocols

[2]3GPP TS 22.004 General on Supplementary Services

[3]3GPP TS 24.011 Point-to-Point (PP)Short Message Service (SMS)Support on Mobile Radio Interface

[4]3GPP TS 23.140 Multimedia Messaging Service (MMS); Functional Description;Stage 2

[5]3GPP TS 24.084 MultiParty (MPTY)Supplementary Service; Stage 3

[6]3GPP TS 24.082 Call Forwarding (CF)Supplementary Services; Stage 3

[7]3GPP TS 24.083 Call Waiting (CW)and Call Hold (HOLD)Supplementary Services; Stage 3

[8]3GPP TS 25.331 Radio Resource Control (RRC); Protocol Specification

[9]3GPP TS 25.413 UTRAN Iu interface Radio Access Network Application Part (RANAP)Signalling

[10]中華人民共和國(guó)信息產(chǎn)業(yè)部令，第36號(hào)電信服務(wù)規(guī)范

[11]ITU-T P.800.1 Mean Opinion Score (MOS)Terminology

[12]ITU-T P.800 Methods for Subjective Determination of Transmission Quality

[13]ITU-T P.861 Objective Quality Measurement of Telephone-band (300-3400Hz)Speech Codecs

[14]ITU-T P.862 Perceptual Evaluation of Speech Quality (PESQ), an Objective Method for End-to-End Speech Quality Assessment of Narrowband Telephone Networks and Speech Codecs